近期，華為繼在Mate20X首次應(yīng)用石墨烯薄膜之后，又發(fā)布了國(guó)內(nèi)首款搭載了超厚 3D 石墨烯散熱技術(shù)的平板MatePadPro5G，如同在一片剛剛沉寂的湖面上，投下了一枚石子，激起了大家對(duì)石墨烯的重新關(guān)注。

蔣焱 

　　石墨烯被稱為21世紀(jì)最具顛覆性的新材料，自2004年由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆教授和康斯坦丁·諾沃肖洛夫博士成功制備出以來(lái)，通過(guò)各項(xiàng)研發(fā)顯示出其廣泛的應(yīng)用前景。尤其是2017年前，眾多領(lǐng)域的企業(yè)把石墨烯這個(gè)“黑科技”概念用到了極致，但總體來(lái)看，炒作亂象多，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程慢，終端應(yīng)用成果少。

　　大浪淘沙沉者為金，經(jīng)過(guò)幾年的積淀，石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加理性，也涌現(xiàn)出眾多科技成果，由常州恒利寶納米新材料科技有限公司自主研發(fā)的石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)就是其中的代表之一。該技術(shù)屬于世界獨(dú)創(chuàng)，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。中國(guó)工程院院士干勇曾評(píng)價(jià)該技術(shù)：在石墨烯產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展瓶頸的時(shí)期，石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)讓人眼前一亮，讓我們對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了更大的信心。

　　常州恒利寶納米新材料科技有限公司董事長(zhǎng)、石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)創(chuàng)始人蔣焱是個(gè)沉靜內(nèi)斂的人，但談到石墨烯相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)卻是滔滔不絕。從他對(duì)石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的介紹中，不難看出他對(duì)如何運(yùn)用新型材料帶動(dòng)傳統(tǒng)紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)有著獨(dú)到的見解，而這樣的見解對(duì)未來(lái)行業(yè)發(fā)展而言，就像一座海上燈塔。

　　01 原位聚合技術(shù)破解行業(yè)難題 

　　石墨烯自2004年被成功制備出來(lái)后，得到了眾多領(lǐng)域的關(guān)注。恒利寶所在的常州市就專門建設(shè)了常州西太湖科技產(chǎn)業(yè)園重點(diǎn)發(fā)展石墨烯、碳纖維等新型材料，集聚了大量以石墨烯為代表的先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。到2018年底，園區(qū)引進(jìn)了各類石墨烯相關(guān)企業(yè)150多家，形成了覆蓋制造裝備、原材料制備和下游應(yīng)用于一體的較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈。與此同時(shí)，全國(guó)各地掀起了石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展熱潮，很快就覆蓋到全國(guó)30多個(gè)省市，形成了京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等多個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)域，石墨烯企業(yè)、人才資源分布在全國(guó)各地。

　　紡織領(lǐng)域也一樣，很多企業(yè)先后推出一系列與石墨烯相關(guān)的紡織品。一直專注研究高分子材料的蔣焱也在默默關(guān)注這一材料的進(jìn)展，大大小小有關(guān)石墨烯的會(huì)議、論壇，他都非常關(guān)注，一有機(jī)會(huì)就與國(guó)內(nèi)外的石墨烯材料專業(yè)人士交流。“當(dāng)時(shí)，大家對(duì)石墨烯的認(rèn)知度都不太高，比如將石墨烯應(yīng)用于紡織品，能夠賦予紡織品什么功能？另外石墨烯作為一種新型材料，它的生物安全性是怎么樣的？人體穿著含有石墨烯的服裝后，石墨烯作為一個(gè)納米級(jí)材料，是否會(huì)滲透到人體皮膚中？如何做到石墨烯不流失？洗滌后是否會(huì)流入水體，是否會(huì)造成水資源污染？”

　　蔣焱介紹說(shuō)：“當(dāng)時(shí)石墨烯在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用，一般都是采用物理共混的方式，但這樣生產(chǎn)出來(lái)的石墨烯纖維在后續(xù)紡絲、染整、洗滌等工序中容易流失脫落，且染色也會(huì)受到限制。”在越來(lái)越強(qiáng)調(diào)健康生活的當(dāng)下，石墨烯的一系列生物安全問(wèn)題，仿佛給行業(yè)敲了一記警鐘：不能盲目發(fā)展石墨烯。此后眾多企業(yè)在石墨烯相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)方面漸漸降溫，尋求更理性的發(fā)展。

　　而蔣焱憑借對(duì)高分子材料聚合的經(jīng)驗(yàn)敏銳地想到，如果把石墨烯接枝到基體材料中，讓石墨烯和基體材料長(zhǎng)在一起，成為一個(gè)整體，是不是可以解決這樣的問(wèn)題？有了這樣的想法后，他與團(tuán)隊(duì)于2014年開始著手研究石墨烯及產(chǎn)品開發(fā)，2015年開發(fā)出了石墨烯原位聚合錦綸6產(chǎn)品，并在生物安全性方面通過(guò)了SGS檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明石墨烯原位聚合錦綸6產(chǎn)品中石墨烯安全無(wú)滲出，對(duì)皮膚無(wú)刺激性，對(duì)人體安全無(wú)害。

　　之后，恒利寶先后突破小尺寸紡絲級(jí)功能化石墨烯的制備技術(shù)、石墨烯原位聚合錦綸6間歇聚合技術(shù)、石墨烯原位聚合錦綸6 連續(xù)聚合技術(shù)、石墨烯原位聚合錦綸6 纖維加工成型工藝等核心技術(shù)難點(diǎn)，并于2019年12月建成全球首條石墨烯原位聚合錦綸6連續(xù)聚合生產(chǎn)線，而且一次性開車成功，在行業(yè)內(nèi)引起不小的轟動(dòng)，年產(chǎn)能可達(dá)5000噸，成功突破了功能化石墨烯及石墨烯原位聚合錦綸6產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵技術(shù)，目前已能夠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)石墨烯原位聚合PA6切片，并能規(guī)模化高速紡絲生產(chǎn)POY、DTY、FDY，并推出了“烯納斯”這一石墨烯改性錦綸6纖維的唯一認(rèn)證品牌。

恒利寶納米新材料科技有限公司自主研發(fā)的石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)屬于世界獨(dú)創(chuàng)，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

　　項(xiàng)目核心技術(shù)通過(guò)中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科學(xué)技術(shù)成果鑒定，獲國(guó)際先進(jìn)技術(shù)評(píng)價(jià)，申請(qǐng)18項(xiàng)發(fā)明專利，其中11項(xiàng)已授權(quán)。2017年，石墨烯發(fā)現(xiàn)者、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者康斯坦丁·諾沃肖洛夫造訪恒利寶科技，對(duì)石墨烯原位聚合錦綸6纖維產(chǎn)品給予高度評(píng)價(jià)；2019年8月中國(guó)工程院院士干勇、蔣士成參觀恒利寶科技生產(chǎn)基地江蘇江山紅化纖有限責(zé)任公司，評(píng)價(jià)說(shuō)該項(xiàng)目是一個(gè)顛覆性的突破。

　　02 接枝石墨烯賦予基體材料更高附加值 

　　目前市場(chǎng)上各種石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品層出不窮、百花齊放，其中很多產(chǎn)品是通過(guò)物理添加石墨烯對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性或者努力替代已經(jīng)成熟的材料，但經(jīng)過(guò)改性后的材料性能提升并不明顯，有的純粹是為了博取消費(fèi)者眼球而添加石墨烯，混淆消費(fèi)者視聽，個(gè)別甚至在添加之后出現(xiàn)不良后果，難以得到市場(chǎng)認(rèn)可。

　　在蔣焱看來(lái)，一種新型材料的應(yīng)用，首要的功能就是提升原有基體材料的優(yōu)異性能，不能為了賺取噱頭而誤導(dǎo)消費(fèi)者。“新型材料的添加并不在多少，而在于使用什么樣的技術(shù)能讓基體材料的性能達(dá)到最好。”蔣焱介紹，石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)的關(guān)鍵在于將石墨烯上的官能團(tuán)與錦綸6形成化學(xué)鍵結(jié)合，從而提升錦綸6的物理性能，同時(shí)賦予錦綸6其他功能性。為此，項(xiàng)目的技術(shù)路線也很獨(dú)特：天然鱗片石墨通過(guò)氧化、插層、剝離等工序制成氧化石墨，然后制成功能化改性石墨烯，利用石墨烯上的官能團(tuán)與錦綸6接枝，不僅實(shí)現(xiàn)了功能化石墨烯與錦綸高分子鏈的化學(xué)鍵結(jié)合，極大降低了石墨烯的添加量，使得石墨烯在聚合過(guò)程中得以充分分散及原位接枝，也從根本上解決了石墨烯纖維產(chǎn)品的可紡性和在后續(xù)紡絲、染整、洗滌等工序中的流失問(wèn)題。

　　目前市場(chǎng)上商業(yè)化的石墨烯產(chǎn)品普遍存在尺寸和層數(shù)不均勻、實(shí)際數(shù)值遠(yuǎn)低于理論值、成本高等問(wèn)題，一些石墨烯產(chǎn)品中表面不含有任何基團(tuán)，與其他介質(zhì)的相互作用較弱，更難與其他有機(jī)或無(wú)機(jī)材料均勻地復(fù)合，無(wú)法真正體現(xiàn)石墨烯的各種優(yōu)異性能。

　　而恒利寶這項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石墨烯原位聚合錦綸6技術(shù)則解決了這個(gè)核心問(wèn)題，一是通過(guò)精確計(jì)算實(shí)現(xiàn)了石墨烯片徑、層數(shù)精細(xì)化控制，對(duì)石墨烯表面的多種功能基團(tuán)實(shí)現(xiàn)可控修飾；二是功能性石墨烯宏量制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可控的工業(yè)化生產(chǎn)；三是研究出了石墨烯在線分散技術(shù)、原位聚合工藝、連續(xù)聚合生產(chǎn)設(shè)備。

　　在恒利寶石墨烯原位聚合錦綸6項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)中，有院士、教授、博士、碩士，其中不乏數(shù)學(xué)工程領(lǐng)域的專家，“因?yàn)槲覀冃枰磸?fù)計(jì)算得出最合適的石墨烯官能團(tuán)，從而決定石墨烯的添加量。”蔣焱自信地說(shuō)，每一條生產(chǎn)線上石墨烯有多少官能團(tuán)他心里都非常清楚，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與他們計(jì)算出的理論數(shù)據(jù)幾乎完全吻合。

　　這份自信來(lái)源于蔣焱和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)石墨烯結(jié)構(gòu)和機(jī)理深入透徹的研究。“但是現(xiàn)在行業(yè)中幾乎很少有人關(guān)注機(jī)理的研究，恒利寶希望通過(guò)這樣的研究疏通渠道，擴(kuò)大石墨烯材料的應(yīng)用范圍，讓石墨烯的價(jià)值更好地發(fā)揮出來(lái)。”蔣焱表示。

　　功夫不負(fù)有心人，多年的付出也讓恒利寶收獲了很多。憑借對(duì)石墨烯深入的研究，恒利寶先后被列為中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)纖維材料改性與復(fù)合技術(shù)分會(huì)常務(wù)理事單位、江蘇省新材料協(xié)會(huì)常務(wù)理事單位、江蘇省石墨烯創(chuàng)新聯(lián)盟理事單位、中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)“石墨烯改性聚酰胺6纖維”技術(shù)創(chuàng)新中心，先后獲得第21屆中國(guó)“專利獎(jiǎng)”優(yōu)秀獎(jiǎng)、中國(guó)紡織行業(yè)“專利獎(jiǎng)”優(yōu)秀獎(jiǎng)、中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)“科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”三等獎(jiǎng)、中國(guó)國(guó)際先進(jìn)碳材料創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽年度十強(qiáng)、第二屆國(guó)際碳材料大會(huì)“新銳成長(zhǎng)企業(yè)”獎(jiǎng)。

　　03 改變思路，以“黑科技”創(chuàng)造美好生活 

　　石墨烯有很多優(yōu)異性能，對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，運(yùn)用石墨烯是標(biāo)榜自家產(chǎn)品高附加值的一個(gè)標(biāo)簽，但蔣焱始終認(rèn)為，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)將石墨烯應(yīng)用在紡織品中，能給紡織品帶來(lái)什么樣的價(jià)值。“市場(chǎng)上太多以石墨烯為噱頭宣傳的產(chǎn)品，在一定程度上擾亂了市場(chǎng)，也誤導(dǎo)了消費(fèi)者。我們現(xiàn)在就是想改變這種思維，用實(shí)際行動(dòng)、用產(chǎn)品數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)石墨烯賦予我們產(chǎn)品的真實(shí)性。”

　　“比如石墨烯原位聚合錦綸6對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌3類病菌的抑菌率基本可以做到99%，對(duì)肺炎克雷伯氏菌抑制率可以達(dá)到91%，且無(wú)溶出性。同時(shí)，它也具有較強(qiáng)的防螨效果，對(duì)螨蟲的抑制率能達(dá)到90%（標(biāo)準(zhǔn)為≥60%）。”蔣焱介紹，該纖維的負(fù)離子功能也很突出，其負(fù)離子發(fā)生量能達(dá)到616個(gè)/立方厘米。同時(shí)，該纖維的耐磨性能是同等規(guī)格常規(guī)錦綸的3倍以上，這是其他材料改性無(wú)法獲得的性能，得到了專家的高度贊賞。

　　由于本身具有的物理特性，石墨烯染色成為了行業(yè)一大難題，而石墨烯原位聚合錦綸6纖維則打破了消費(fèi)者對(duì)石墨烯纖維一直以來(lái)的“黑色”和“灰色”的色彩認(rèn)知局限，形成了獨(dú)特的染色體系。

　　憑借優(yōu)良的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，“烯納斯”品牌先后入選2017/18、2018/19、2020/21年度中國(guó)纖維流行趨勢(shì)，被中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)授予2019年度新產(chǎn)品研發(fā)及推廣創(chuàng)新企業(yè)獎(jiǎng)。目前，恒利寶已與錦江科技等多家下游行業(yè)龍頭企業(yè)達(dá)成了合作，由石墨烯錦綸6所紡的長(zhǎng)纖、短纖及紗線已用于抗靜電、抗菌抑菌、遠(yuǎn)紅外、負(fù)離子等功能性面料，廣泛用于戶外運(yùn)動(dòng)、健身、孕嬰服裝、家紡以及其他工業(yè)領(lǐng)域。

　　談及未來(lái)的發(fā)展，蔣焱介紹，今年新冠疫情爆發(fā)催生了對(duì)抗菌抑菌功能性紡織品的需求，此外隨著人們生活水平的提高，對(duì)運(yùn)動(dòng)類、戶外類服裝的功能性要求也逐漸提高，而石墨烯這個(gè)“黑科技”材料擁有無(wú)限的優(yōu)異性能，應(yīng)該發(fā)揮它的價(jià)值為人們創(chuàng)造新生活。為此，恒利寶將把原位聚合技術(shù)繼續(xù)拓寬到其他領(lǐng)域，比如目前應(yīng)用到了滌綸行業(yè)中，近期將會(huì)進(jìn)行投產(chǎn)。

　　“恒利寶希望通過(guò)這樣的技術(shù)給傳統(tǒng)化纖行業(yè)帶來(lái)新的突破，引領(lǐng)行業(yè)完美升級(jí)。”蔣焱表示，后續(xù)會(huì)在石墨烯新材料領(lǐng)域加大研發(fā)力度，加強(qiáng)和國(guó)內(nèi)外科研院所合作，通過(guò)建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和院士工作站來(lái)推動(dòng)紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。